《2.3化學(xué)反應(yīng)的速率》知識清單

《2.3化學(xué)反應(yīng)的速率》知識清單一、化學(xué)反應(yīng)速率的概念1、定義化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進行快慢程度的物理量。就像我們看一場比賽，要知道比賽進行得快還是慢，對于化學(xué)反應(yīng)也是一樣的道理。它通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。這里的濃度呢，就好比是一個房間里某種東西的數(shù)量多少，單位時間可以是每秒、每分鐘或者每小時等。2、計算公式對于反應(yīng)\(aA+bB=cC+dD\)，\(v(A)=\frac{\Deltac(A)}{\Deltat}\)，這里\(v(A)\)表示反應(yīng)物\(A\)的反應(yīng)速率，\(\Deltac(A)\)表示\(A\)的濃度變化量（這里要注意是末濃度減去初濃度哦），\(\Deltat\)表示反應(yīng)時間的變化量。這個公式就像是一把尺子，能準確地量出反應(yīng)的快慢。而且反應(yīng)速率的單位通常是\(mol/(L\cdots)\)（摩爾每升每秒）或者\(mol/(L\cdotmin)\)等。3、注意事項反應(yīng)速率是正值，因為它表示的是變化的快慢，就像速度一樣，沒有負的速度。對于同一個反應(yīng)，用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時，其數(shù)值可能不同。但是這些數(shù)值之間是有聯(lián)系的，它們的比值等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。比如說在反應(yīng)\(2H_{2}+O_{2}=2H_{2}O\)中，\(v(H_{2}):v(O_{2}):v(H_{2}O)=2:1:2\)。這就好比是不同的人看同一場比賽，雖然描述比賽快慢的數(shù)字可能不一樣，但其實都是在說同一場比賽的情況。二、化學(xué)反應(yīng)速率的測定1、測定原理化學(xué)反應(yīng)速率測定的基本原理就是測量在一定時間間隔內(nèi)反應(yīng)物或者生成物濃度的變化量。就像我們看一個水箱里水的變化，在一段時間前后看看水的高度差，就能知道水的變化情況，對于化學(xué)反應(yīng)就是看物質(zhì)濃度的變化。2、測定方法直接觀察法對于一些有明顯現(xiàn)象的反應(yīng)，我們可以直接觀察。比如鎂條和稀鹽酸反應(yīng)，我們可以看氣泡產(chǎn)生的快慢。氣泡產(chǎn)生得快，就說明反應(yīng)進行得快；氣泡產(chǎn)生得慢，反應(yīng)就進行得慢。這就像是我們看跑步比賽，看誰先跑到終點，先到的就快，后到的就慢?；瘜W(xué)分析法通過化學(xué)分析的方法來測定反應(yīng)物或者生成物在不同時刻的濃度。比如說酸堿中和反應(yīng)，我們可以用滴定的方法，在反應(yīng)開始的時候取一定量的溶液，然后在不同時間點再取溶液，用標準溶液去滴定，算出其中酸或者堿的濃度，從而得到濃度的變化量，進而計算反應(yīng)速率。物理化學(xué)儀器法利用一些物理化學(xué)儀器來測定反應(yīng)速率。例如利用分光光度計來測定有色物質(zhì)濃度的變化。如果一個反應(yīng)中有一種物質(zhì)是有顏色的，隨著反應(yīng)的進行，它的濃度會發(fā)生變化，那么顏色的深淺也會變化，分光光度計就能很靈敏地檢測到這種變化，就像一個超級靈敏的眼睛，能精確地看到物質(zhì)濃度的細微變化。三、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1、內(nèi)因反應(yīng)物的性質(zhì)反應(yīng)物的性質(zhì)是影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本因素。不同的物質(zhì)反應(yīng)活性是不一樣的，就像不同的人性格不同，有的活潑好動，有的比較文靜。比如金屬鈉和水的反應(yīng)就非常劇烈，而鐵和水的反應(yīng)就比較緩慢。這是因為鈉的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡苋菀资ル娮?，而鐵相對來說比較穩(wěn)定，不容易失去電子，所以反應(yīng)速率就有很大的差別。2、外因濃度對反應(yīng)速率的影響在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率增大；減小反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率減小。這就好比是一個房間里人越多，大家互相交流（反應(yīng)）的機會就越多，反應(yīng)就越快；人越少，交流的機會就少，反應(yīng)就慢。但是要注意，對于固體或者純液體，它們的濃度可以看作是常數(shù)，所以增加固體或者純液體的量，一般不會影響反應(yīng)速率。例如在鋅和稀硫酸反應(yīng)中，如果增加鋅粒的量（鋅是固體），反應(yīng)速率不會因為鋅粒量的增加而加快，但是如果增加稀硫酸的濃度，反應(yīng)速率就會加快。壓強對反應(yīng)速率的影響對于有氣體參加的反應(yīng)，在其他條件不變時，增大壓強，反應(yīng)速率增大；減小壓強，反應(yīng)速率減小。壓強對反應(yīng)速率的影響，其實是通過改變氣體的濃度來實現(xiàn)的。比如說壓縮一個裝有氣體的容器，容器里氣體的體積變小了，濃度就變大了，反應(yīng)速率就會加快。但是對于沒有氣體參加的反應(yīng)，壓強的改變對反應(yīng)速率沒有影響，就像在一個都是液體的反應(yīng)體系里，你怎么擠壓（改變壓強）都不會影響反應(yīng)的快慢。溫度對反應(yīng)速率的影響升高溫度，反應(yīng)速率增大；降低溫度，反應(yīng)速率減小。這是因為溫度升高時，反應(yīng)物分子的能量增加，活化分子百分數(shù)增大（活化分子就像是一群充滿活力、隨時準備反應(yīng)的分子），有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率就加快了。就像大家在冬天都懶洋洋的，活動比較慢，到了夏天就充滿活力，反應(yīng)（活動）速度就快了。一般來說，溫度每升高\(10^{\circ}C\)，反應(yīng)速率增大到原來的\(24\)倍。催化劑對反應(yīng)速率的影響催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率。能加快反應(yīng)速率的催化劑叫正催化劑，能減慢反應(yīng)速率的催化劑叫負催化劑，在化學(xué)里我們通常說的催化劑是指正催化劑。催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，它是通過降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速率的。就好比是在爬山的時候，原來有一條很難走的路（活化能高），現(xiàn)在有了催化劑就像是開了一條捷徑（活化能降低），大家就可以更快地到達山頂（完成反應(yīng)）。例如在過氧化氫分解制取氧氣的反應(yīng)中，加入二氧化錳作催化劑，反應(yīng)速率就會大大加快。其他因素除了上述因素外，反應(yīng)物的接觸面積、光照等因素也會影響反應(yīng)速率。對于固體反應(yīng)物，把固體粉碎成小顆?；蛘叻勰梢栽龃蠓磻?yīng)物的接觸面積，從而加快反應(yīng)速率。就像把一塊大煤塊弄成煤粉，煤粉燃燒就比煤塊燃燒快得多。對于一些光化學(xué)反應(yīng)，光照是反應(yīng)進行的必要條件，光照強度的不同也會影響反應(yīng)速率。四、化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)計算與應(yīng)用1、根據(jù)化學(xué)方程式計算反應(yīng)速率利用化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于它們的反應(yīng)速率之比來計算。例如在反應(yīng)\(N_{2}+3H_{2}\rightleftharpoons2NH_{3}\)中，如果\(v(N_{2})=0.1mol/(L\cdots)\)，那么根據(jù)\(v(N_{2}):v(H_{2})=1:3\)，可以算出\(v(H_{2})=0.3mol/(L\cdots)\)。這就像是根據(jù)一個團隊里不同成員的任務(wù)分配比例來計算每個成員的工作量一樣。2、反應(yīng)速率在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，我們要根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的原理來控制反應(yīng)的進行。比如在合成氨工業(yè)中，我們要控制合適的溫度、壓強和催化劑，來提高反應(yīng)速率，同時還要考慮反應(yīng)的限度，以達到最佳的生產(chǎn)效益。如果反應(yīng)速率太慢，生產(chǎn)效率就低；如果反應(yīng)速率太快，可能會出現(xiàn)一些安全問題或者產(chǎn)品質(zhì)量問題。所以要找到一個平衡點，就像走鋼絲一樣，要小心翼翼地調(diào)整各種條件，讓反應(yīng)既快又好地進行。五、化學(xué)反應(yīng)速率理論簡介1、有效碰撞理論反應(yīng)物分子間必須相互碰撞才有可能發(fā)生反應(yīng)，但不是每次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)，只有那些能量較高、能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞才是有效碰撞。就像投籃一樣，不是每個投籃動作都能進球，只有那些動作標準、力量和角度合適的投籃才是有效的投籃。反應(yīng)物分子中那些具有較高能量、能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子?；罨肿拥陌俜謹?shù)越大，有效碰撞的次數(shù)就越多，反應(yīng)速率就越快。2、過渡態(tài)理論當反應(yīng)物分子接近到一定程度時，會形